三軸水泥攪拌樁超深鉆進(jìn)施工技術(shù)

黃強

【摘要】本文結(jié)合湖南某商業(yè)中心為例，詳細(xì)說明了三軸水泥攪拌樁的施工流程、施工工藝和施工過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題，為廣大工程技術(shù)人員提供了技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】三軸水泥攪拌樁；錐形鑲齒螺旋鉆頭；施工工藝

1、工程概況

湖南某商業(yè)中心基坑面積約4.5萬m2，地下2層，開挖深度約15～24 m，地塊中間橫穿運營中的交通線，為了有效隔斷承壓水在塔樓坑中坑區(qū)設(shè)置雙排?850@ 600三軸水泥土攪拌樁止水帷幕，三軸攪拌樁長約52m。

2、地質(zhì)概況

根據(jù)勘察揭示的144. 7m以上各土層由沖湖積相沉積物組成，土層分布較穩(wěn)定，呈水平成層的特點，根據(jù)土層沉積年代、成因類型、土性和狀態(tài)，并參考本地區(qū)土層劃分經(jīng)驗進(jìn)行分層，可分為10個工程地質(zhì)層，26個工程地質(zhì)亞層各土層分布特征如表1所示。

表1 土分布特征

3、施工難點分析

1）本工程超深三軸攪拌樁穿過粉土夾粉砂層隔斷承壓水，采用“一桿到底”施工工藝。無需在施工過程中加接桿，根據(jù)止水帷幕設(shè)計深度，提前將鉆頭、鉆桿拼裝完成，施工過程中鉆頭、鉆桿下沉、提升一次性不間斷完成，成樁垂直度高、連續(xù)性好，可較好地避免“開叉”、“冷縫”等質(zhì)量問題的出現(xiàn)，且施工進(jìn)度快，確保豎向止水帷幕的完整性和有效性。

2）在三軸攪拌機設(shè)備上增加風(fēng)速顯示儀、垂直度電子監(jiān)控儀，施工全過程對鉆桿垂直度進(jìn)行觀測、校正，對成樁垂直度有很好的保證，因此能夠做到60 m超深三軸攪拌樁垂直度在1 /300。

3）針對長沙地區(qū)特有的土體，改進(jìn)后的錐形鑲齒螺旋鉆頭，具有極好的土層穿透能力，可以大幅度提高該土層的鉆進(jìn)速度，確保施

工質(zhì)量的同時，提高了工效，降低了成本。

4、施工方法

4. 1設(shè)備選擇

選用JB180全液壓步履式有垂直度顯示儀的三支點打樁架、配備ZLD85-3三軸動力頭。

4. 2施工工藝

三軸水泥土攪拌樁采用二噴二攪成樁的施工工藝，工藝操作流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程

4. 3施工控制點

4. 3. 1施工放樣

根據(jù)現(xiàn)場復(fù)核過的基準(zhǔn)點，直線段部分放出將要施工的一排樁的中心線（首末2幅樁的一個邊孔中心的連線），向外側(cè)方向偏移并標(biāo)記該引線，并標(biāo)記該引線，以便于施工定位。確保定位放線準(zhǔn)確，采用套打的方式確保每幅成樁后有效搭接。（見圖2）

圖2 直線段放樣

曲線段的樁位逐點放出，向外側(cè)方向偏移并標(biāo)記該引線，并標(biāo)記該引線，以便于施工定位。（見圖3）

圖3 曲線段放樣

4. 3. 2開挖溝槽、清除地面、地下障礙物

用挖機沿樁中心線開挖一溝槽，如有障礙物，則必須清理掉障礙物后，用黏土回填到離地面約0. 8m處的地方。

4. 3. 3樁機就位、校正，復(fù)核樁機水平和垂直度

施工時確保有足夠的平整度和垂直度，由當(dāng)班班長統(tǒng)一指揮，樁機就位，移動前看清上、下、左、右各方面的情況，移動結(jié)束后檢查定位情況并及時糾正。

每次移機，樁機應(yīng)平穩(wěn)、平整，用經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測校正，并與樁機的垂直度儀表顯示盤中數(shù)據(jù)進(jìn)行校對，使樁機機架的垂直度控制在≥1/400，從而滿足成樁的垂直度偏差更小的要求（1/300）提高三軸樁的止水效果，樁機機位與樁位偏差應(yīng)<20 mm。

嚴(yán)格控制樁機鉆桿垂直度，防止成樁時與相鄰幅出現(xiàn)“開叉”，通過機身懸吊鉛垂、兩臺經(jīng)緯儀組合校正及樁機自身儀表盤顯示確保垂直度。

施工前在鉆桿上劃出深度的標(biāo)尺線，用來控制施工樁長，以便嚴(yán)格控制下鉆、提升的速度和深度。

4.3.4攪拌水泥漿液、開啟空壓機、送漿至樁機鉆頭

水泥漿采用BZ - 20環(huán)保型水泥自動攪拌注漿站攪拌，并通過空壓機加壓，將拌制好的水泥漿通過水泥管輸送至鉆桿頭部。

嚴(yán)格控制自動拌漿系統(tǒng)的各項參數(shù)，包括水泥漿配合比、氣壓和漿壓等，各項參數(shù)輸入控制系統(tǒng)后不得隨意更改。

水泥漿液的水灰比、水泥摻入量不小于設(shè)計要求，水泥土攪拌樁施工時不得沖水下沉。水泥漿配好后，停滯時問不得超過2h。

4.3.5鉆頭噴漿、氣并切割土體下沉至設(shè)計樁底標(biāo)高

根據(jù)設(shè)計要求深度，鉆機在鉆進(jìn)全過程中，保持螺旋桿勻速轉(zhuǎn)動，勻速下沉，通過控制下沉的速度均勻一致，使水泥土攪拌樁在初凝前達(dá)到允分?jǐn)嚢?，水泥漿液與土能允分拌合。

按照施工工藝及設(shè)計要求，鉆桿在下沉?xí)r均需注入水泥漿液，三軸攪拌樁按照試樁確定的參數(shù)。施工過程中必須均勻、連續(xù)的注入拌制好的水泥漿液。

下沉速度應(yīng)與注漿泵的泵量相適應(yīng)，控制下沉噴漿量所占總水泥用量的比例，下沉速度還應(yīng)考慮地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。

預(yù)攪下沉過程中應(yīng)嚴(yán)格控制切削速度，一般≤0.5m/min，噴漿提升時可在確保水泥摻量的前提下適當(dāng)加快速度。

嚴(yán)格控制下沉速度，若出現(xiàn)注漿阻塞或斷漿現(xiàn)象，應(yīng)及時停泵，排除故障后，再采取有效的措施進(jìn)行復(fù)噴漿，嚴(yán)防斷樁、空樁。

4.3.6鉆頭噴漿、氣并提升至設(shè)計樁底標(biāo)高

鉆頭鉆進(jìn)深度到達(dá)設(shè)計標(biāo)高后，持續(xù)攪拌注漿>30s，按計算要求的速度提升攪拌頭，邊注漿、邊攪拌、邊提升，使水泥漿和原地基土允分拌合，在攪拌樁樁底部分需重復(fù)攪拌注漿后提升，直到提升至離地面50cm處或設(shè)計標(biāo)高后再關(guān)閉注漿泵。

鉆桿提升完畢時，設(shè)計水泥漿液全部注完，攪拌樁施工結(jié)束。

提升速度應(yīng)與注漿泵的泵量相適應(yīng)，控制提升噴漿量所占總水泥用量的比例。

嚴(yán)格控制提升速度，若出現(xiàn)注漿阻塞或斷漿現(xiàn)象，應(yīng)及時停泵，排除故障后，再采取有效的措施進(jìn)行復(fù)噴漿，嚴(yán)防斷樁、空樁。

4. 3. 7施工結(jié)束、轉(zhuǎn)下一組樁施工

施工完一根樁，根據(jù)跳打式施工的方法，將鉆機移至下一根樁樁位，進(jìn)行下一根樁施工。若長時問停止施工，應(yīng)對壓漿管道及設(shè)備進(jìn)行清洗。

水泥漿注入攪拌孔內(nèi)，將有一部分水泥土被置換出溝槽內(nèi)，采用挖機將溝槽內(nèi)的水泥土清理出溝槽，保持溝槽沿邊的整潔，確保三軸攪拌樁的硬化成型及下道工序的施工，被清理出的水泥土集中堆放，隨日后基坑開挖一起運出場地或分期分批外運出場。

施工過程中由專人負(fù)責(zé)記錄，記錄要求詳細(xì)、真實、準(zhǔn)確。施工必須連續(xù)性，不在下鉆、提升中途進(jìn)行換崗接班。交接班時，建立交接班記錄制度。

施工時避免出現(xiàn)冷縫，如確實需要中斷施工，冷縫處需疊合一幅，并保證有效搭接。超深三軸攪拌樁為雙排錯位布置，施工過程中的施工縫采用“Z”字形連接（見圖4）。

圖4 超深三軸攪拌樁施工縫搭接

4. 4實施情況對比

通過優(yōu)化施工順序、施工參數(shù)及改進(jìn)設(shè)備配置的方法，超深三軸攪拌樁施工速度及質(zhì)量得到大大的提升，主要比較如下。

1）原設(shè)定參數(shù)水泥摻量：基坑開挖面以下20 %、開挖面以上至地面10%。下沉速度：0. 5～1.0m/min；提升速度：1.0～2.0m/min；注漿壓力：0. 8～1.0MPa；鉆頭配置：螺旋鉆；動力頭：180kW。實施結(jié)果如表2所示。表2 原參數(shù)實施結(jié)果

2）調(diào)整參數(shù)水泥摻量：基坑開挖面以下30% ，開挖面以上至地面10%；下沉速度：在鉆進(jìn)40 m后< 0.5m/min；提升速度：1.0～2. 0m/min；注漿壓力：1.0～2.0MPa；鉆頭配置：錐型鑲齒螺旋鉆頭；動力頭：220kW。實施結(jié)果如表3所示。

結(jié) 語

本施工方法適用于所有軟土地區(qū)地下深坑止水帷幕的施工，特別適用于遇到地下土體粉砂層且不易鉆進(jìn)的不利地質(zhì)條件的工程。要求樁體的垂直度達(dá)到1 /300，為保證垂直度達(dá)到設(shè)計要求，并能順利鉆透⑨2層粉土夾粉砂層，故采取以下措施。

1）設(shè)備采用JB180步履式樁機，可利用樁機自身設(shè)備進(jìn)行垂直度的控制，具體調(diào)整步驟如下：①場地平整硬化完畢后（約100 m厚素混凝土），鋪上鋼板（鋼板厚度25 mm，寬2m，長6m），以防止樁機隨地面沉降影響機身傾斜；②根據(jù)計算機顯示屏用樁機平臺后面左右兩側(cè)斜撐油缸調(diào)整樁架的垂直度，將樁機垂直度調(diào)整到1/400之內(nèi)。

2）為了保證能穿透粉土夾粉砂層必須配置220kW以上的動力頭。

3）遇到硬質(zhì)砂土層的地質(zhì)不能使用螺旋鉆頭要采用錐型鑲齒螺旋鉆頭。

4）經(jīng)樁機自身調(diào)平以后，必要時利用全站儀在垂直的兩個方向上對樁架垂直度進(jìn)行復(fù)核。方法：以機身平臺為基點，沿樁架一邊垂直向上，觀測垂直度，隨鉆桿的深入，實時觀測，嚴(yán)格把誤差控制在范圍內(nèi)，以確保鉆桿垂直向下。

參考文獻(xiàn)：

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